Аэрозольная установка

 

Изобретение относится к аэрозольным камерам, предназначенным для исследования биологических аэрозолей. Сущность изобретения: в неподвижном копрусе 1 закреплены с возможностью вращения относительно его продолной оси каркас и аэрозольная камера. Каркас образован двумя дисками 2 и 3, скрепленными по периметру стержнями 4. Аэрозольная камера выполнена в виде гофрированной трубы 9 с заглушенными торцами, закрепленной на стержнях каркаса с помощью подвижных колес 11. Внутри камеры в вершинах гофр большего диаметра установлены жесткие опорные кольца 12. На внутренней стенке корпуса закреплена ось 13, снабженная по крайней мере одним подпружиненным встряхивателем. Встряхиватель выполнен в виде стержня 14 с перекладиной 16 на свободном конце, закрепленного на оси 13. Длина стержня находится в пределах , где L - длина стержня; R - расстояние от оси каркаса до его стержня; r - расстояние от оси каркаса до опорных колец; l - расстояние от оси каркаса до оси вращения встряхивателя, при этом длина перекладины больше максимального расстояния между вершинами соседних гофр, но меньше или равна максимальной длине гофрированной трубы. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к аэрозольным камерам, предназначенным для исследования биологических аэрозолей.

Цель изобретения - повышение надежности и возможности проведения продолжительных по времени исследований дисперсной фазы биологических препаратов в аэрозольном состоянии.

На фиг.1 изображена аэрозольная установка, общий вид, разрез; на фиг.2 - вид с торца, разрез.

Аэрозольная установка содержит наружный корпус 1 и каркас, образованный дисками 2 и 3, скрепленными по периметру стержнями 4. Каркас установлен коаксиально внутри корпуса с возможностью вращения относительно продольной неподвижной полой оси 5, внутри которой установлены входной 6 и выходной 7 патрубки, а также сухой и влажный термометры 8. Внутри каркаса установлена аэрозольная камера, выполненная в виде гофрированной трубы 9 с заглушенными торцами 3 и 10. Труба 9 закреплена посредством подвижных колец 11 на стержнях 4 каркаса с возможностью осевого перемещения. Для исключения деформаций аэрозольной камеры, нарушающих ее работоспособность, в вершинах гофр большего диаметра установлены жесткие опорные кольца 12. На внутренней стенке корпуса закреплена дополнительная ось 13, снабженная подпружиненными встряхивателями, выполненными в виде стержня 14, на одном конце которого жестко закреплена перекладина 16, а на другом, соединенном с осью 13, - поворотная втулка 15. При этом длина стержня находится в пределах, определенных формулой + > L > l - r где L - длина стержня встряхивателя; R - расстояние от оси каркаса до его стержней; r - расстояние от оси каркаса до опорных колец; l - расстояние от оси каркаса до оси вращения встряхивателя.

Установка работает следующим образом. Двигатель 17 равномерно вращает каркас с аэрозольной камерой, приводя к вращению исследуемую аэродисперсную систему. Экспериментально была обоснована оптимальная скорость вращения 2 об/мин, достаточная для исключения осаждения аэрозольных частиц под действием силы тяжести и обеспечивающая относительно небольшое, в сравнении с гравитационным, центробежное их движение. В начальный период экспозиции исследуемого аэрозоля гофрированная поверхность аэрозольной камеры находится в растянутом состоянии, заполняя внутренний объем каркаса. При отборе проб через выходной патрубок 7 камера под действием разрежения сжимается в "гармошку", перемещаясь с помощью подвижных колец 11 вдоль стержней 4 в направлении диска 3. При прохождении под осью 13 стержней 4 каркаса последние оттягивают стержни 14 встряхивателей со сжатием пружины 18 и последующим сбросом - ударом перекладины 16 по опорным кольцам 12, что приводит к отскоку и инерционному выбросу вглубь камеры осаждающихся на ее боковой поверхности частиц дисперсной фазы.

Чтобы перекладина 16 ударяла по опорным кольцам 12 и не повреждала гофрированную поверхность, длина перекладины превышает максимальное (в растянутом состоянии камеры) расстояние между соседними опорными кольцами, но меньше или равна максимальной длины гофрированной трубы. Чтобы встряхиватели, если их несколько, не мешали работе друг друга, их выполняют со стержнями 14 разной длины, но в пределах указанного ограничения.

Ограничение (1) на длину стержня встряхивателя обусловлено с одной стороны (L > l-r) тем, чтобы удар встряхивателя достигал опорных колец, и с другой (L < + - тем, чтобы удар вообще происходил из-за кривизны каркаса и опорных колец. Последнее соотношение вытекает из соотношения сторон и высоты треугольника ABC на фиг.2, полученного с использованием теоремы Пифагора.

П р и м е р 1. При проверке длительности пребывания в камере в аэрозольном состоянии частиц исследуемого аэрозоля в нее распыляют измельченный лиофильно высушенный биологический материал, меченный уранином (флуоресцеин натрия). Установленный на выходе распылителя отсекатель грубых фракций циклонного типа обеспечивает создание тонкодисперсного аэрозоля с размерами частиц в пределах 10 мкм. Дисперсную фазу исследуют в течение трех суток, отбирая пробы аэрозоля на фильтры АФА-ВП-20 по 5 л через определенные промежутки времени без вращения и с вращением аэрозольной камеры, а также с вращением камеры, снабженной подпружиненными встряхивателями.

Интенсивность окраски смывов с фильтров, пропорциональную концентрации дисперсной фазы, определяют на флюориметре ЭФ-ЗМА.

Зависимость относительной концентрации аэрозоля от времени его экспозиции в камере представлена в табл.1.

П р и м е р 2. Для экспериментального обоснования указанного в формуле (1) соотношения была поставлена серия опытов в условиях, соответствующих изложенным в примере 1. При этом камера имела следующие размеры основных конструктивных элементов и их соотношений: R = 55 см; r = 50 см; l = 70 см; + = 72 ; Относительную концентрацию аэрозоля определяли через 6 ч экспозиции в предлагаемой аэрозольной установке при разных длинах стержня встряхивателя.

Зависимость относительной концентрации аэрозоля в камере через 6 ч экспозиции от длины стержня встряхивателя представлена в табл.2.

Как следует из приведенных в табл.2 данных, при длине стержня встряхивателя в пределах 20-72 мм, что соответствует приведенному в формуле (1) соотношению, происходит увеличение концентрации исследуемого аэрозоля в объеме аэрозольной установки. При этом оптимальной следует считать длину стержня L = = 50 см которая соответствует расстоянию от точки крепления встряхивателя до точки его касания к окружности, проходящий через стержни каркаса. При длине стержня встряхивателя, определяемой приведенным выше выражением (2), удар встряхивателя перпендикулярен поверхности каркаса и установленной в нем камеры, что обеспечивает наибольшую эффективность работы встряхивателя по инерционному выбросу внутрь объема камеры осевших на ее боковой поверхности аэрозольных частиц и поддержанию таким образом наибольшей концентрации исследуемого аэрозоля.

При превышении длины стержня встряхивателя значения, определяемого выражением (2), вследствие кривизны цилиндрического каркаса уменьшается амплитуда удара встряхивателя, что снижает эффективность его действия, которая достигает нулевого значения при длине стержня, равной
L_макс= + .

При длине стержня встряхивателя, меньшей оптимального значения (2), удар встряхивателя приобретает касательное направление, причем тем в большей степени, чем меньше его длина, что снижает эффективность его действия по отрыву и выбросу осевших на поверхности камеры частиц внутрь его объема. При длине стержня встряхивателя L ≅ l - r встряхиватель вообще не достигает каркаса и перестает действовать.

Таким образом, предлагаемая аэрозольная установка, снабженная встряхивателями камеры, обеспечивает более длительное пребывание дисперсной фазы в аэрозоле и с более высокими ее концентрациями в сравнении с известной установкой и позволяет с высокой надежностью моделировать процессы переноса микроорганизмов на большие расстояния и тем самым изучать эпизоотическую опасность, которую микробные аэрозоли могут представлять для людей и сельскохозяйственных животных.

Формула изобретения

АЭРОЗОЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая наружный корпус, установленные коаксиально внутри корпуса с возможностью совместного вращения относительно его продольной оси каркас, образованный двумя дисками, скрепленными по периметру стержнями и аэрозольную камеру, выполненную в виде гофрированной трубы с заглушенными торцами, закрепленной посредством подвижных колец на стержнях каркаса с возможностью осевого перемещения, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и возможности проведения продолжительных по времени исследований, дисперсной фазы биологических препаратов в аэрозольном состоянии, внутри аэрозольной камеры в вершинах гофр большего диаметра дополнительно установлены жесткие опорные кольца, а на внутренней стенке корпуса закреплена дополнительная ось, параллельная оси каркаса, снабженная по крайней мере одним подпружиненным встряхивателем, выполненным в виде стержня на одном конце которого жестко закреплена перекладина, а на другом, соединенном с дополнительной осью, поворотная втулка, причем длина стержня находится в пределах, определяемых формулой
+ > L > l - r,
где L - длина стержня;
R - расстояние от оси каркаса до его стержней;
r - расстояние от оси каркаса до опорных колец;
l - расстояние от оси каркаса до оси вращения встряхивателя,
при этом длина перекладины больше максимального расстояния между вершинами соседних гофр, но меньше или равна максимальной длине гофрированной трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4